Нанапарашок цырконія: новы матэрыял для мабільнага тэлефона 5G

Крыніца: Science and Technology Daily: Традыцыйны працэс вытворчасці парашка цырконія прыводзіць да вялікай колькасці адходаў, асабліва вялікай колькасці нізкаканцэнтраваных шчолачных сцёкавых вод, якія цяжка ачышчаць, што выклікае сур'ёзнае забруджванне навакольнага асяроддзя. Высокаэнергетычны шаровы млын - гэта энергазберагальная і эфектыўная тэхналогія падрыхтоўкі матэрыялаў, якая можа палепшыць кампактнасць і дысперснасць цырконіевай керамікі і мае добрыя перспектывы прамысловага прымянення. З з'яўленнем тэхналогіі 5G смартфоны ціха мяняюць сваё ўласнае "абсталяванне". Сувязь 5G выкарыстоўвае спектр вышэй за 3 гігагерцы (ГГц), а даўжыня хвалі міліметра вельмі кароткая. Калі мабільны тэлефон 5G выкарыстоўвае металічную задняю панэль, гэта будзе сур'ёзна перашкаджаць сігналу або экранаваць яго. Такім чынам, керамічныя матэрыялы з характарыстыкамі адсутнасці экранавання сігналу, высокай цвёрдасцю, моцным успрыманнем і выдатнымі цеплавымі характарыстыкамі, блізкімі да металічных матэрыялаў, паступова сталі важным выбарам для кампаній мабільных тэлефонаў, якія ўступаюць у эру 5G. Бао Цзіньсяо, прафесар Універсітэта навукі і тэхналогій Унутранай Манголіі, заявіў журналістам, што новыя керамічныя матэрыялы, як важны неарганічны неметалічны матэрыял, сталі найлепшым выбарам для матэрыялаў для задняй панэлі смартфонаў. У эпоху 5G задняя панэля мабільных тэлефонаў патрабуе тэрміновай мадэрнізацыі. Ван Сікай, генеральны дырэктар Inner Mongolia Jingtao Zirconium Industry Co., Ltd. (далей — Jingtao Zirconium Industry), паведаміў журналісту, што, згодна з дадзенымі, апублікаванымі Counterpoint, сусветна вядомай даследчай установай, сусветныя пастаўкі смартфонаў дасягнуць 1,331 мільярда адзінак у 2020 годзе. З ростам попыту на цырконіевую кераміку, якая выкарыстоўваецца ў задняй панэлі мабільных тэлефонаў, яе даследаванні і распрацоўкі, а таксама тэхналогіі падрыхтоўкі таксама прыцягнулі вялікую ўвагу. Як новы керамічны матэрыял з надзвычай высокім тэхнічным утрыманнем, цырконіевая кераміка можа быць прыдатным для жорсткіх умоў працы, для якіх металічныя матэрыялы, палімерныя матэрыялы і большасць іншых керамічных матэрыялаў не падыходзяць. У якасці канструкцыйных дэталяў керамічныя вырабы з цырконія выкарыстоўваюцца ў многіх галінах прамысловасці, такіх як энергетыка, аэракасмічная прамысловасць, машынабудаванне, аўтамабілебудаванне, медыцынскае лячэнне і г.д., а сусветнае штогадовае спажыванне перавышае 80 000 тон. З надыходам эры 5G керамічныя прылады прадэманстравалі большыя тэхналагічныя перавагі ў вырабе задніх панэляў мабільных тэлефонаў, і цырконіевая кераміка мае больш шырокія перспектывы развіцця. «Прадукцыйнасць цырконіевай керамікі непасрэдна залежыць ад прадукцыйнасці парашкоў, таму распрацоўка кантраляванай тэхналогіі падрыхтоўкі высокапрадукцыйных парашкоў стала найважнейшым звяном у падрыхтоўцы цырконіевай керамікі і распрацоўцы высокапрадукцыйных цырконіевых керамічных прылад», — шчыра сказаў Ван Сікай. «Зялёны метад высокаэнергетычнага шаровага млына вельмі запатрабаваны экспертамі». Унутраная вытворчасць нанапарашка цырконія ў асноўным ажыццяўляецца з выкарыстаннем вільготнага хімічнага працэсу, прычым у якасці стабілізатара для атрымання нанапарашка цырконія выкарыстоўваецца аксід рэдказямельных элементаў. Гэты працэс характарызуецца вялікай вытворчай магутнасцю і добрай аднастайнасцю хімічных кампанентаў прадуктаў, але недахопам з'яўляецца тое, што ў працэсе вытворчасці ўтвараецца вялікая колькасць адходаў, асабліва вялікая колькасць нізкаканцэнтраваных шчолачных сцёкавых вод, якія цяжка ачысціць, і калі з імі не апрацоўваць належным чынам, гэта прывядзе да сур'ёзнага забруджвання і пашкоджання навакольнага асяроддзя. «Згодна з апытаннем, для вытворчасці адной тоны керамічнага парашка цырконія, стабілізаванага аксідам ітрыю, патрабуецца каля 50 тон вады, што прывядзе да ўтварэння вялікай колькасці сцёкавых вод, а рэкуперацыя і ачыстка сцёкавых вод значна павялічаць сабекошт вытворчасці», — сказаў Ван Сікай. З удасканаленнем заканадаўства Кітая аб ахове навакольнага асяроддзя прадпрыемствы, якія вырабляюць нанапарашок цырконія вільготным хімічным метадам, сутыкаюцца з беспрэцэдэнтнымі цяжкасцямі. Таму існуе вострая неабходнасць распрацаваць экалагічна чыстую і недарагую тэхналогію атрымання нанапарашка цырконія. «На гэтым фоне атрыманне нанапарашка цырконія з дапамогай больш чыстых і энергаэфектыўных вытворчых працэсаў стала цэнтрам даследаванняў, сярод якіх найбольш запатрабаваны ў навуковых і тэхналагічных колах метад высокаэнергетычнага шаровага памолу». Раман Бао Цзіня. Высокаэнергетычны шаровы памол азначае выкарыстанне механічнай энергіі для індукавання хімічных рэакцый або для індукавання змяненняў у структуры і ўласцівасцях матэрыялаў з мэтай падрыхтоўкі новых матэрыялаў. Як новая тэхналогія, яна, відавочна, можа знізіць энергію актывацыі рэакцыі, удасканаліць памер зерня, значна палепшыць аднастайнасць размеркавання часціц парашка, палепшыць камбінацыю паміж паверхнямі, спрыяць дыфузіі цвёрдых іонаў і індукаваць нізкатэмпературныя хімічныя рэакцыі, тым самым паляпшаючы кампактнасць і дысперснасць матэрыялаў. Гэта энергазберагальная і эфектыўная тэхналогія падрыхтоўкі матэрыялаў з добрымі перспектывамі прамысловага прымянення. Унікальны механізм афарбоўвання дазваляе ствараць каляровую кераміку. На міжнародным рынку нанапарашковыя матэрыялы цырконія ўвайшлі ў стадыю прамысловага развіцця. Ван Сікай заявіў журналістам: «У развітых краінах і рэгіёнах, такіх як ЗША, Заходняя Еўропа і Японія, маштабы вытворчасці нанапарашка цырконія вялікія, а спецыфікацыі прадукцыі адносна поўныя. Асабліва амерыканскія і японскія транснацыянальныя кампаніі маюць відавочныя канкурэнтныя перавагі ў патэнце на цырконіевую кераміку. Паводле слоў Ван Сікая, у цяперашні час новая керамічная прамысловасць Кітая знаходзіцца ў стадыі хуткага развіцця, і попыт на керамічны парашок расце з кожным годам, таму ўсё больш актуальнай з'яўляецца распрацоўка працэсу вытворчасці новага нанаметровага цырконія. За апошнія два гады некаторыя айчынныя навукова-даследчыя інстытуты і прадпрыемствы таксама пачалі самастойна даследаваць і вырабляць нанапарашок цырконія, але большая частка даследаванняў і распрацовак усё яшчэ знаходзіцца на стадыі дробнамаштабнай пробнай вытворчасці ў лабараторыі, з невялікім аб'ёмам вытворчасці і адным гатункам. У праекце «Каляровы рэдказямельны цырконіевы нанапарашок», які рэалізуецца Ceramic Zirconia Industry, нанапарашок цырконія быў падрыхтаваны метадам цвёрдафазнай рэакцыі ў высокаэнергетычным шарыкавым млыне». Вада выкарыстоўваецца ў якасці асяроддзя для драбнення і рафінавання часціц, так што ўтвараецца неагламераваны парашок з зернямі памерам 100 нанаметраў. «можна атрымаць, што не забруджвае навакольнае асяроддзе, мае нізкі кошт і добрую стабільнасць партыі», — сказаў Бао Сінь. Тэхналогія падрыхтоўкі не толькі задавальняе патрабаванні да парашка керамічнай задняй панэлі мабільных тэлефонаў 5G, цеплаізаляцыйных пакрыццяў для авіяцыйных турбінных рухавікоў, керамічных шарыкаў, керамічных нажоў і іншых вырабаў, але таксама можа быць папулярызавана і прыменена пры падрыхтоўцы іншых керамічных парашкоў, такіх як кампазітны парашок на аснове аксіду цэрыя. Згодна з уласна распрацаваным механізмам афарбоўвання, тэхнічная каманда Ceramic Zirconium Industry выкарыстала цвёрдафазны сінтэз і кампазітны метад афарбоўвання без увядзення дадатковых іёнаў металаў шляхам аптымізацыі працэсу. Цырконіевая кераміка, атрыманая гэтым метадам, не толькі мае высокую насычанасць колеру і добрую змочвальнасць, але і не ўплывае на першапачатковыя механічныя ўласцівасці цырконіевай керамікі. «Першапачатковы памер часціц каляровага рэдказямельнага цырконіевага парашка, вырабленага па новай тэхналогіі, складае нанаметр, што характарызуецца аднастайным памерам часціц, высокай актыўнасцю спякання, нізкай тэмпературай спякання і гэтак далей. У параўнанні з традыцыйным вытворчым працэсам, комплекснае спажыванне энергіі значна зніжаецца. Эфектыўнасць вытворчасці і выхад керамічнай апрацоўкі значна паляпшаюцца. «Удасканаленыя керамічныя прылады, вырабленыя гэтым метадам, валодаюць выдатнымі ўласцівасцямі, такімі як высокая трываласць, высокая глейкасць і высокая цвёрдасць», — сказаў Ван Сікай.